Технология производства стекло-выдувных изделий
1. Технологические операции
и процессы изготовления
Искусство выдувания стекла было открыто впервые на Ближнем востоке, в древнем финикийском царстве.
До открытия искусства выдувания стекла, стекло считалось очень дорогим
предметом роскоши и слабые и средние классы населения не могли себе
позволить его приобрести. Но после изобретения выдувания стекла через
трубу, возникла другая реальность, в которой стекло превратилось из дорого
излишества в относительно недорогой предмет, доступный всем.
Технология выдувания неизменна и по сей день. Мастер путем выдувания из обыкновенного стекла создает уникальные произведение из стекла - это шедевр, который имеет свой собственный почерк несравнимый ни с чем другим.
Под воздействием
температуры в 900 гр. стекло принимает
нужную форму. Это очень
Выдувание:
Порцию стекла можно, подобно мыльному пузырю, раздувать воздухом под давлением. При этом сначала получают заготовку (пульку, баночку), а затем из пульки формуют изделие. Стекло набирают на конец полой трубки или специальной дутьевой головки с полым керном (рис. 5), через которые подается воздух. Изделие обычно выдувают в форму, в которой его держат до тех пор, пока оно не отвердеет, после чего его передают на отжиг.
Изделия раньше выдували мастера-стеклодувы. Этот способ (ручной) в настоящее время применяется только для выработки изделий очень малой толщины (например, покровных стекол для микроскопов), изделий сложной формы (изделий сортовых на ножке, с ручками и т. п.) или уникальных художественных изделий. Он используется также при стеклодувных работах, когда сложные приборы и аппараты выполняют из стеклянных трубок. Трубки разогревают до пластичного состояния, выдувают из них части приборов, а затем эти части спаивают.
При ручном способе порцию стекла набирают из печи на конец стальной трубки и, вращая ее, раздувают, превращая в небольшой пузырь — баночку. Последнюю охлаждают, набирают на нее новую порцию стекла, придают набору конфигурацию, близкую к таковой изделия (вращая его, сплющивая или оттягивая), помещают набор в форму и выдувают изделие. Мелкие изделия выдувают в форму сразу из первого набора. Формы могут быть деревянные, металлические (чугунные или стальные), графитовые и т. д.; чаще всего используют формы из двух половин — раскрывные. Цилиндрические или конические изделия выдувают в нераскрывиых формах.
На выдувных автоматах имеются две формы: черновая и чистовая. В черновой форме раздувают баночку, которая затем передается в чистовую форму, где выдувают изделие. Стекло поступает в черновую форму в виде капель или засасывается при помощи вакуума. На некоторых автоматах пулька раздувается в чистовой форме за счет давления заключенного в ней воздуха без подачи дополнительного, вследствие того что в форме создается небольшой вакуум.
Размеры изделий
зависят от количества
Рисунок 1 Схема выдувания изделия в форме
1 — дутьевая головка; 2 — кери; 3 — набор стекломассы; 4 — форма; 5 — изделие
Как утверждают знатоки ремесла, стекло - самый сложный в обработке материал. Формировать его можно только в расплавленном виде, и когда оно застывает, уже нельзя ничего существенно переделать. После формовки оно должно два дня остывать. Стеклодувы относятся к стеклу почти как к живому существу - настолько оно капризно, требует к себе внимательного отношения и знания, которое приходит лишь с опытом.
Так, окрашивание стекла достигается за счет введения в стекольную массу окисей цветных металлов, которые под влиянием высоких температур в печи меняют свой цвет. Окись железа окрашивает стеклянную массу в зеленый цвет, окись меди дает зеленый или красный тон, окись олова - молочный белый, примесь золота - рубиновый, кобальт - синий.
Основными стеклодувными операциями, применяющимися в лабораторных условиях, являются: резание, вращение, изгибание, выдувание и спайка. При изготовлении различных видов аппаратуры из трубчатого и стержневого стекла производятся операции, представляющие комбинации названных основных стеклодувных операций. Описанию того, как выполняются эти операции, посвящена настоящая глава. Для изготовления лабораторной аппаратуры в настоящее время широко применяется тугоплавкое стекло, как, например, пайрекс. Стекло пайрекс имеет высокую температуру размягчения и быстро затвердевает после удаления из пламени. По этой причине пайрекс значительно труднее обрабатывать, чем стекла, размягчающиеся при низкой температуре (легкоплавкие стёкла). Однако, так как тугоплавкое стекло обладает низким коэффициентом теплового расширения и высокой прочностью, то при отжиге этого стекла приходится иметь дело с меньшими трудностями, чем при отжиге легкоплавкого стекла. В этой главе мы будем интересоваться, главным образом тугоплавким стеклом, ибо свойства этого стекла дают значительный выигрыш, даже, если учесть, что его обработка требует высокого мастерства.
Рисунок 2 Стеклодувный верстак
Для нагревания стекла до температуры размягчения применяются газовые горелки двух типов: при американском способе обработки стекла употребляются газовые горелки с пламенем в виде нескольких пересекающихся огненных струй (так называемые перекрёстные огни, или веерные горелки); немецкие же стеклодувы обычна применяют одноструйные газовые горелки. Газовая горелка американского типа нагревает стекло быстрее и более равномерно, чем однострунная немецкая газовая горелка. В большинстве операций могут быть использованы горелки обоих типов. Однако некоторые операции требуют применения узкого пламени. Такое пламя легче получить с помощью однострунной горелки. При американском способе обработки стекла на многоструйных горелках, обычно неподвижно закрепляемых на верстаке, для получения узкого пламени используется также одноструйная ручная горелка.
В качестве горючего
вещества дли горелок
сжатый воздух. В обычной горелке в качестве горючего может быть применён, например, ацетилен со сжатым воздухом. Для получения высокой температуры, необходимой для обработки тугоплавкого стекла, применяется кислородное дутьё или дутьё из смеси кислорода и воздуха. Кроме газовых горелок, при обработке стекла необходимы дополнительные принадлежности, к числу которых относятся: набор пробок. различных размеров, одни из которых служат в качестве рукояти вращения запаянных стеклянных трубок, а другие необходимы для работы с открытыми трубками; куски резиновых шлангов различных размеров, необходимые при работе с запаянными трубками (через шланг производите выдувание трубки с незапаянного конца). Для выдувания с одновременным вращением больших изделий или же изделий, которые неудобно подносить удобно использовать вертлюг, соединяемый с мундштуком резиновым жгутом
Рисунок 3 Пинцеты и формовочные инструменты
Трубки различных размеров, капилляры и штабики из стекла пайрекс необходимые, для изготовления аппаратуры, следует держать в отдельном месте. В особом месте следует иметь набор стекол других сортов — натровое, свинцовое, нонекс. Все эти стекла должны маркироваться.
Выдувные изделия, выходящие из пределов выдувной машины, могут быть автоматически протестированы на предмет всевозможных дефектов.
Многие дефекты, такие
как микротрещины, практически невозможно
определить без специального оборудования,
а при больших объёмах
Продутость — уменьшение толщины в отдельных участках изделия; недопустимый дефект выдувной посуды.
Недодутость — недопустимый дефект в виде утолщенных участков, возникает в процессе остывания формуемого стекла при недостаточном давлении воз-Духа.
Окалина — частицы железа от трубок и форм, вкрапленные в стекло. Недопустимый дефект, резко ухудшающий вид и гигиенические свойства изделия.
Посечки — мелкие волосяные трещины, снижающие термостойкость изделия. Возникают в местах соприкосновения нагретого изделия с холодным или мокрым предметом при охлаждении форм или пуансона и при неправильной рецептуре стекломассы; в изделиях не допускаются.
Царапины и черченностъ на поверхности образуются при загрязнении формы твердыми частицами, оставляющими след; допускаются единичные, едва заметные.
Осыпь края — мелкие повреждения
внутренней поверхности края изделия
при недоброкачественной
Следы от отреза остаются при соприкосновении холодных ножниц с горячей стекломассой; допускаются едва заметные и только на дне или ножке изделия.
2. Искусственные волокна и нити, их виды, способы получения, основные свойства, применение
Химические волокна
формуют из органических полимеров.
Различают искусственные
В промышленности химические волокна вырабатывают в виде:
1) штапельных (резаных) волокон дл. 35-120 мм;
2) жгутов и жгутиков (линейная плотность соотв. 30-80 и 2-10 г/м);
3) комплексных нитей
(состоят из многих тонких
4) мононитей (диаметром 0,03-1,5 мм).
Важные преимущества химических волокон перед волокнами природными - широкая сырьевая база, высокая рентабельность производства и его независимость от климатических условий. Многие химические волокна обладают также лучшими механическими свойствами (прочностью, эластичностью, износостойкостью) и меньшей сминаемостью. Недостаток некоторых химических волокон, например полиакрилонитрильных, полиэфирных, - низкая гигроскопичность.
В 60-70-е гг. созданы В. х. из полимеров со специфическими свойствами, например: термостойкие волокна(из ароматических полиамидов, полиимидов и др.), выдерживающие длит. эксплуатацию при 200-300°С; углеродные, волокна, получаемые карбонизацией химических волокон и обладающие высокой жаростойкостью (в бескислородных условиях до 2000 °С, в кислородсодержащих средах до 350-400 °С); фторволокна(из фторсодержащих карбоцепных полимеров), устойчивые в агрессивных средах, физиологически безвредные, обладающие хорошими антифрикционными и электроизоляционными свойствами. Некоторые из этих волокон характеризуются также более высокими, чем обычные химические волокна, прочностью, модулем, большей растяжимостью и др.
Формование волокон и их структура.
Химические волокна
формуют из расплавов или растворов,
отфильтрованных от примесей и дегазированных.
Расплав или раствор
При формовании из расплава затвердевание струек происходит вследствие их охлаждения воздухом ниже температуры плавления полимера. Этот способ используют в тех случаях, когда полимер плавится без заметного разложения, например, в производстве волокон из полиолефинов, полиэфиров, алифатич. полиамидов.
Формование из раствора
применяют при получении
Сформованные химические волокна подвергают ориентационному вытягиванию в 3-10 раз и термообработке (релаксации) с целью повышения их прочности, а также уменьшения деформируемости и усадки в условиях эксплуатации. Оптимальная температура этих операций лежит вблизи температуры максимальной скорости кристаллизации полимера, их продолжительность определяется скоростями релаксационных процессов и кристаллизации.
Заключительные операции получения химических волокон или нитей включают их промывку, сушку, обработку замасливателями, антистатиками и др. текстильно-вспомогательными веществами. В число заключительных операций входит иногда и хим. модифицирование волокон, например: ацеталирование поливинилспиртовых волокон формальдегидом для придания им водостойкости; прививка на волокна (особенно из полимеров, макромолекулы которых содержат реакционноспособные боковые группы) разложение мономеров с целью гидрофилизации химических волокон или, наоборот, их гидрофобизации и повышения устойчивости в агрессивных средах.
При получении химических волокон из нерастворимых полимеров (например, из ароматических полиимидов) для формования используют их растворимые аналоги, которые на завершающих стадиях процесса подвергают полимераналогичным превращениям (циклизации). К новым методам получения В.х. относятся, напр., фибриллирование (расщепление) одноосно ориентированных пленок, главным образом полиолефиновых, а также формование из дисперсий полимеров.
Искусственные волокна - вискоза, ацетат, триацетат
Вискоза - (вязкий, клейкий) - это концентрированный раствор природных соединений - гидратцеллюлозные волокна
Волокно было получено в 80-е годы 19 века ботаником Негели, который установил, что хлопковое волокно состоит из целлюлозы. Это открытие привело к мысли, что можно выработать волокно подобное хлопковому, но из более дешевого целлюлозного сырья -остатков древесины. Попытки получения такого волокна увенчались успехом в 1892 году, когда американцы Кросс, Бивен, Бидл запатентовали вискозный способ, который совершенствовался и модернизировался.
Получение. Остатки еловой щепы и хлопкового пуха обрабатывают раствором щелочи (едкий натр), получают щелочную целлюлозу, которую затем обрабатывают сероуглеродом и полученный растров продавливают через фильеры - пластины с мельчайшими отверстиями - получают струйки материала, которые затвердевают и образуют элементарные нити.Ученые России предвидели блестящую будущность вискозного волокна. Д.И. Менделеев в 1900 году писал: “Россия изобилует всякими растительными продуктами...
Клетчатка не истощает почвы, для питания не пригодна... если бы мы отбросы превратили в изделия из вискозы, то разбогатели бы побольше, чем от всей нашей торговли”
Характеристика. Вискозное волокно является самым универсальным из химических волокон, оно приближено к хлопковому. Волокно имеет рыхлую структуру, напоминает шелк по внешнему виду, имеет прекрасные гигиенические свойства (”дышит”), обладает повышенной гигроскопичностью, большой прочностью, хорошо утюжатся.
Недостатком является резкий блеск, но если волокна вискозного жгута разрезать на части (штапепьки), а затем вытянуть и скрутить в пряжу, то это штапельное волокно теряет блеск и прочность немного уменьшается, сохраняя остальные свойства вискозы. При стирке изделия сильно садятся (до 10 %), в мокром состоянии теряют прочность до 60%, поэтому их нельзя сильно тереть и выкручивать.
Применение. В чистом виде и в сочетании с другими волокнами или нитями вырабатывают подкладочные, платьевые, сорочечные, бельевые, декоративные ткани, верхний, бельевой трикотаж, чулочно-носочные, текстильно-галантерейные изделия (ленты, тесьма, галстуки), целлофан. Если вискозную нить сильно вытянуть, то верхний слой нити растянется больше, а внутренний - меньше, в результате волокно получает извитость, из этих нитей изготавливают ковры. Если в прядильный раствор вискозы вмешать воздух, то получим химическую реакцию с выделением углекислого газа, в волокне образуются пустоты, эти пустотелые вискозные волокна используют для производства не тонущих спасательных костюмов Усовершенствованным вискозным волокном является сиблон, который мало мнется, мало садится, прочное и блестящее. Его изготавливают из высококачественной целлюлозы.
Ацетатное волокно (ацетилцеллюлоза)
Впервые на мировом рынке появилось в 1921 году, как результат трудов американских ученых и технологов под руководством Дрейфуса.
Получение относительно безвредное, отличается простотой технологического процесса и доступностью вспомогательных материалов.
Получение. Сырьем для получения ацетатного волокна служат остатки хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы, обработанные уксусным ангидритом и уксусной кислотой: получают рыхлые хлопья первичного ацетата.(“уксус” по латыни “ацетум”, от этого произошло и название “ацетатное”)
Для получения вторичного ацетата первичный ацетат омыливают - добавляют определенное количество воды; полученные белые хлопья отжимают, обрабатывают в смеси ацетона и спирта, продавливают через фильеры, и при помощи теплого воздуха испаряют смесь,от чего нити затвердевают. Из этих блестящих нитей и ткут ацетатное полотно. В сочетании с другими нитями волокно используют с шелком, вискозой, шерстью и другими смесевыми тканями.
Характеристика. Ацетатное волокно мало гигроскопично, мало впитывает влагу, мягкое, легкое, тонкое, упругое, блестящее, но при температуре выше 85 градусов блеск теряет, сильно электризуется, в мокром состоянии прочность теряет очень мало, но имеет склонность к образованию заломов в мокром состоянии, боится высоких температур и при 140 градусах разрушается, не подвержено действиям плесени, сильно осыпается, мало сминается, быстро сохнет (вода стекает), светостойкое.
Изделия утюжат влажным по изнаночной стороне, чтобы не образовывались ласы; нельзя чистить ацетоном, можно растворить ткань
Применение. В настоящее время выпуск ацетатных волокон и нитей резко сократился из-за малой потребительской востребованности
В 60-десятые годы ХХ века использовали ткани для женских платьев, блузок,. летних костюмов
Триацетатное волокно.
Получают из первичного ацетата путем воздействия на него химического состава.
Формование волокна происходит так же, как ацетатного, но при низких температурах, что ведет к некоторым различиям в их свойствах: отличается низкой гигроскопичностью, белее высокой температурой плавления и глажения, его можно отбеливать и проще окрашивать, не нуждается в глажении, хорошо держит складки плиссе и гофре даже после стирки, что улучшает процесс эксплуатации; сильно осыпается.
Применение: Изготавливают ткани для галстуков (из-за низкой прочности) тюля, покрывал на кровати, кружев, юбок гофре и плиссе, сорочек.
3. Тесьма, ее виды, применение, сырье и способы изготовления
Тесьма́ — узкая тканая или плетёная полоска, находящая самое разнообразное применение в домашнем обиходе, шитье платья и т. п.
От ленты тесьма отличается, главным образом, тем, что первая служит преимущественно украшением, между тем как тесьма назначается для связывания и стягивания частей одежды и т. п., вследствие чего прочность является для нее одним из необходимых качеств. Поэтому на изготовление тесьмы идут нити из более прочных материалов: льна, хлопка, реже шерсти и шелка, соединяемые простейшими переплетениями: полотняным, саржевым, реже атласным.
Встречается также плетёная Тесьма. По существу же тканая тесьма и лента являются одним и тем же продуктом ткачества.
Классификация тесьмы. В ГОСТ 4.13—89 «Изделия текстильно-галантерейные бытового назначения. Номенклатура показателей» представлена классификация тесьмы и шнуров. Подгруппы тесьмы и шнуров выделены по признаку назначения.
Стандартом предусмотрено пять подгрупп тесьмы: отделочная, прикладная, упаковочная, шляпная и эластичная и шесть подгрупп шнуров: отделочные, обувные, эластичные, петельные, бытовые и прикладные. Стандартная классификация тесьмы и шнуров представлена на рис.
Однако в учебной и торговой классификации тесьмы и шнуров в первую очередь учитывается способ изготовления, а затем уже назначение.
В зависимости от способа изготовления шнуры классифицируются на вязаные, плетеные и витые, а тесьма — на вязаную и плетеную.
Еще одной отличительной особенностью торговой классификации от стандартной является деление тесьмы и шнуров по исходному сырью, отделке, размерам.
Состав тесьмы и шнуров. Современный ассортимент тесьмы и шнуров достаточно разнообразен по сырьевому составу и способу изготовления. Новые способы изготовления и виды сырья позволили существенно обновить ассортимент этой группы текстильно-галантерейных товаров.
Тесьма и шнуры бытового назначения предназначены для отделки белья, одежды, обуви, головных уборов, для украшения интерьера, используются при изготовлении сумок и спортивных изделий, что обусловливает и разнообразие применяемого сырья.
Для изделий, контактирующих с кожей человека, используется хлопчатобумажная и вискозная пряжа, а также вискозные нити. В производстве эластичной тесьмы по-прежнему применяются резиновые нити в сочетании с хлопчатобумажной пряжей и вискозными нитями, однако в последнее время резиновые нити вытесняются эластановыми.
Отделочные тесьма и шнуры изготовляются из блестящих вискозных и полиэфирных, текстурированных полиэфирных и полиамидных, профилированных и металлизированных нитей. Для повышения декоративных свойств тесьмы используют шнуры, стразы, искусственный жемчуг, пайетки. Тесьма для отделки обуви и одежды может быть изготовлена из шерстяной пряжи.
Полиэфирные и полиамидные нити используют для изготовления тесьмы и шнуров повышенной прочности (для ручек, в спортивных изделиях, для хозяйственных целей).
Процессы производства тесьмы и шнуров. Классический ассортимент тесьмы и шнуров изготавливается плетением на плетельных машинах, у которых нитеносителями являются веретена. Станина машины состоит из двух металлических плит — нижней и верхней, толщиной 9 —10 мм каждая, скрепленных четырьмя ножками. На нижней плите размещены все детали и узлы машины; верхняя имеет направляющие углубления в виде фигурных вырезов, идущих по волнообразным кривым.
В нижней плите помещаются крылаточные шестерни, несущие веретена. Каждое веретено, двигаясь в горизонтальной плоскости по направляющей верхней плиты, пересекает путь другого веретена, имеющего встречное направление. Одна крылаточная шестерня вращается в одном направлении, другая — в противоположном, в результате получается переплетение нитей.
В верхней части плиты машины устанавливается вытяжной аппарат для изъятия готовой тесьмы из места плетения. Вытяжной аппарат состоит из трех движущихся валиков, из которых средний обмотан гладкой тканью для предохранения тесьмы от механических повреждений и избежания образования лоска (блеска).
Плетельные машины подразделяются на три основных типа: тесемочные, шнурочные и сутажные. Тип машины отличается главным образом формой и расположением направляющих вырезов в верхней плите.
В тесемочной машине круг, по которому расположены веретена, остается разомкнутым. Дойдя до определенного места плиты, веретено начинает двигаться обратно, переплетаясь с нитями, с которыми оно до этого шло параллельно.
Диагональное расположение нитей в тесьме достигается тем, что в плетельной машине движущиеся веретена стремятся уложить нить по ширине изделия подобно утку в лентоткацких машинах, однако они встречаются с сопротивлением вытяжного аппарата машины, который вытягивает переплетение, вследствие чего происходит сдвиг нитей и они принимают наклонное положение по отношению к краям изделия.
Вследствие такого строения плетеных изделий, во-первых, все нити тесьмы при натяжении сопротивляются разрыву, причем по мере увеличения нагрузки плетение уплотняется, что повышает предел прочности изделия на разрыв; во-вторых, тесьма приобретает способность растягиваться в ширину, что дает возможность легко укладывать ее вокруг любых закруглений и углов (обшивать борта, отделывать края платья и т.п.).
Устанавливая на веретена шпули с пряжей или нитями разных цветов, можно получить изделия с цветными узорами.
В зависимости от порядка переплетения нитей в плетеных изделиях, который называется прядностью, плетеные изделия бывают одно-, двух- и трехпрядными. При однопрядном плетении одна нить попеременно перекрывает тоже одну нить, при двух-прядном каждая нить попеременно ложится поверх двух нитей, при трехпрядном — поверх трех нитей. В свою очередь, каждая нить перекрывается одновременно столькими нитями, сколько покрывает она сама. Более прочное, но и жесткое переплетение — однопрядное, имеющее наибольшее количество пересечений. Однако такая тесьма обладает большей эластичностью. В плетельном производстве наиболее распространено двухпрядное плетение, образующее на поверхности тесьмы рисунок в виде продольных параллельных дорожек.
Помимо прядности плетеные
изделия характеризуются классо
